三倍体虹鳟微流水养殖研究与比较效益分析

郝丽峰，原 辉，李 毅，韩鹏远，赵占军，武 旭

（山西省农业科学院试验研究中心，山西太原 030031）

虹鳟（Oncorhynchus mykiss）属硬骨鱼纲（Osteichthyes）鲑形目（Clupeiformes）鲑科（Salmonidae）太平洋鲑属（Oncorhynchus），其肉质鲜嫩，风味独特，无肌间小刺，富含蛋白质、不饱和脂肪酸及多种维生素等营养物质，在全球鲑鳟鱼类养殖业中占有重要地位[1]。我国于20世纪50年代末期引进虹鳟养殖，经过近60 a的发展，现年产量已达约3万t，成为我国水产养殖业的重要组成部分。近年来，由于各地区可利用冷水资源日趋下降、对养殖废水的排放限制更加严格以及对养殖投入品管理标准不断提升，国内虹鳟养殖业沿袭多年的开放式自然流水养殖模式已不能适应产业发展的需要。改进养殖模式，在各个环节进行技术创新，实现节水、节能及低排放健康养殖是其必然趋势[2]。同时，传统的养殖品种由于性成熟较早，影响产品形态、品质及养殖效益等因素，逐渐被道氏虹鳟、三倍体虹鳟等优良新品种所取代。其中，三倍体虹鳟适于养殖大规格橘红肉质产品，较二倍体虹鳟具有更好的口感风味、营养价值及养殖效益，其商品名称为“三文鳟”，已成为国内鲑鳟鱼养殖业的主推品种之一[3-4]。

随着信息技术的发展和水利现代化建设要求，水利工程管理单位在工程控制上逐步采用以信息采集技术、网络通信技术和自动控制技术为核心的水利工程自动监控软件系统，有利于促进工程管理科学化、规范化、精细化，提升了工程管理水平。良好的软件系统用户体验设计是以用户需求为导向，体现软件系统易用性和交互性的关键点，本文结合望亭水利枢纽自动监控系统设计及实施过程中用户体验设计方面的经验和做法进行介绍和探讨。

本研究在“微流水＋液态氧增氧”条件下，对三倍体虹鳟养殖大规格橘红肉质产品（三文鳟）的生产性能、比较效益等进行中试研究，同时对水流量、注水率及养殖水体容积等参数与液态氧增氧系统的设备参数之间的匹配关系及增氧效率等进行研究，旨在建立一种针对源水流量不足或源水天然低氧状况的节水、节能型新型养殖模式。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 三倍体虹鳟苗种 养殖试验所用苗种为山西省农业科学院农业科技创新研究课题潞城试验基地引进丹麦三倍体虹鳟发眼卵自行孵化、培育的3月龄鱼苗，从中筛选了外形、体质俱优，大小均匀的鱼苗5 000尾进行大规格橘红肉质商品鱼养殖生产试验，平均规格为9.46 g/ind。

1.1.2 水源与养殖设施 试验所用水源为辛安泉泉域内地下水，经机提并经过充分曝气后进入鱼池。提水量根据试验鱼的规格、数量（尾数）及总载鱼量确定，从20 m3/h逐步增加至100 m3/h。据有关水质监测资料，源水pH值为7.98，溶解氧为4.63～5.85 mg/L。试验期间每天采用DO2OO型溶氧仪测量水温，不同月份的平均水温列于表1。

教师先展示电子显微图，再出示自制细胞核模型，指引学生剖开教具，从外往里观察模型。并提供问题串，引导学生将核膜与细胞膜进行类比：①细胞膜的功能是什么？②核膜与细胞膜同样是作为边界，可能具有什么功能?③细胞膜有几层？④核膜的双层膜结构可能影响哪种功能？⑤观察核膜还具有什么特点？

饲料采用丹麦爱乐水产（Aller）青岛有限公司生产的虹鳟专用膨化饲料，其营养成分分析值为：粗蛋白质41%～45%，粗脂肪14%～24%，粗纤维≤3%，粗灰分≤8%，钙≥0.8%，总磷≤2.0%，赖氨酸≥2.5%。日投喂次数4～2次，投饵率为3.0%～1.15%。从2017年3月10日起，采用在上述饲料中添加40 mg/kg浓度虾青素的高能量专用膨化饲料（脂肪含量为24%）持续投喂至试验结束，期间定期（每60 d一次）采用罗氏比色卡检测鱼肉色度。

表1 试验期间不同月份平均水温

2.3.1 养殖成本 根据试验期间实际支出情况，在不计管理费用、资产折旧等间接费用的前提下，总养殖成本为260 084.64元，包括固定成本和变动成本2个部分[9]，具体构成及比例列于表5。

养殖成本由苗种成本、饲料成本、电力成本、液态氧成本、人工成本及杂项支出等构成。

1.2 试验方法

养殖试验共进行573 d，从2016年6月1日开始，至2017年12月25日结束。试验过程中，以试验鱼的规格、数量及注水量为依据，确定各阶段养殖密度与面积。养殖密度的调整范围为6～100ind/m2，养殖面积从50 m2逐步递增至800 m2（表2）。由于可利用水量有限，各阶段注水率[6]差异较大，苗种期（≤50 g）为12.36，到养成期逐步递减至最低值2.99，平均注水率为7.49。根据各阶段注水量及养殖水体容积，试验期各鱼池平均水交换率为0.202次/h。日常管理主要是水质、溶氧管理、试验鱼健康管理及日投喂量的确定。每日定时清除残饵、粪便等，定期进行养殖水体消毒。通过溶氧控制仪无间断实时监测鱼池排水部溶氧，当溶氧降至设定下限值（5.5 mg/L）时，液态氧增氧系统自动运行，加压水泵工作频率为45 Hz，溶氧混合罐工作压力为0.35～0.4 MPa，达到上限值（8.0 mg/L）时自动停机。以10 d为一个相对固定投喂量的时间单元，每完成一个单元即对试验鱼进行随机抽样测试，测算其在本单元末达到的平均规格。根据日平均水温、平均规格等确定试验鱼在下一单元应采用的适宜投饵率。

试验用鱼池为砌石结构，长方形，每个鱼池可单注单排，排水为池顶部排水结构。鱼池按照面积分为苗种池和成鱼池2种类型，池深0.90～1.00 m，内径分别为12.5 m×4.0 m和25 m×4 m。

从图3可看出，三种方法所测得结果均低于所配原料的Cl含量，对于含高浓度Cl（>4%）的城市固体废弃物模拟组分宜采用氧弹燃烧法，然而对于低浓度 Cl（≤3%）的城市固体废弃物模拟组分宜采用艾士卡法。我国南方厨余垃圾中Cl浓度一般在3%左右，宜采用艾士卡法检测厨余垃圾中的不溶性Cl含量。

表2 试验各阶段养殖面积与密度

1.3 数据整理与分析

对液态氧增氧系统增氧效率、三倍体虹鳟生产性能及养殖效益等指标进行比较分析。数据采用Excel进行处理。

本结果发现，Nif和CsA联合用药可诱导牙龈增生，且增生程度较单独使用Nif或CsA更为显著，表明二者在诱导牙龈增生方面可能具有协同作用；TGF-β1水平越高，药物性牙龈增生越严重。提示，TGF-β1可能是CsA和Nif的作用靶点，但TGF-β1如何特异性调控牙龈局部发生增生性改变，其具体机制尚不清楚，需要进一步研究。

2.3.2 经济效益 根据2017年11—12月国内主产区市场行情，冰鲜三文鳟原鱼（去内脏）平均出场价为57元/kg，以平均出成率85%计，折算为活鲜原鱼出场价格可达到48.5元/kg。单位产品毛利润为20.43元/kg，毛利率为42.12%。根据其养殖周期（573 d），年平均毛利率为26.83%，投入产出比为1∶1.73。

河流健康功能得到改善，有效修复了生态。在实施增效扩容改造时，重庆市对纳入改造的非季节性河流电站均按规定完善了生态流量泄放措施，提高了水资源环境的承载能力，有效改善和恢复了202条河流流域生态功能，保护了河流健康。通过改造新增了清洁能源供应量，每年可减少燃煤75万t，减少排放二氧化碳191万t、二氧化硫近3万t和烟尘5万余t。

系统控制单元通过安装于鱼池上的溶解氧控制仪不间断实时监测水体溶氧，当池水溶氧降至设定下限值时，系统自动启动，并按照设定的运转频率和工作压力运行。当池水溶氧值达到设定的上限值时，系统自动停机，完成一次增氧过程。

根据患儿的打鼾的频率,不打鼾0分、偶尔打鼾1分、经常打鼾2分、整夜打鼾3分。憋气出现频率:从不憋气0分、偶尔憋气1分、经常憋气2分、整夜憋气3分。

2 结果与分析

2.1 液态氧增氧系统工作参数与应用效果

由表3可知，该液态氧增氧系统适宜的额定功率为4 kW，适宜的工作压力范围为0.35～0.45 MPa，在水体溶氧值不低于4.5 mg/L的前提下，系统每次启动后适宜工作时间为15～20 min，其平均溶氧增加值为3.80 mg/L，平均止点溶氧值为8.86 mg/L，平均增氧效率为1.66 kg/（kW·h），可完全满足三倍体虹鳟良好生长的需要[8]。

表3 液态氧增氧系统工作参数与增氧效率

在养殖试验期间，以系统运行时间为变量，在试验鱼池水温为15.4～16.5℃，总水体容量500 m，载鱼密度为10.32～11.87 kg/m3的条件下，对液态氧增氧系统的相关工作参数、增氧效率等进行了测试。其结果如表3所示。

2.2 微流水条件下三倍体虹鳟养殖生产性能

对微流水＋液态氧增氧条件下三倍体虹鳟养殖的生产性能进行了测试，其具体结果列于表4。

通过对表2，3，4数据的综合分析得出，在微流水＋液态氧增氧条件下，经过周期为573 d养殖试验，三倍体虹鳟由平均初始规格的9.46 g增质量至平均为2 004.41 g，达到大规格商品鱼上市标准。平均日增质量为3.48 g/d，特定生长率为0.93%/d，平 均饲料系数1.16，养殖成活率为92.46%。

表4 “微流水＋液态氧增氧”条件下三倍体虹鳟养殖生产性能

2.3 养殖成本与经济效益

1.1.3 液态氧增氧系统 该系统为邀请项目合作单位自行试制组装，由总显示控制仪、电气控制系统、液氧贮罐、溶氧混合罐、加压水泵及管路等组成。拟匹配的流水养殖面积为1 000 m2，水体总容积为500～600 m3。其工作原理为：采用高扬程、低流量离心式水泵（增加水压）从鱼池进水渠中抽取部分清水（每小时进水量为养殖水体总容积的5%～6%）进入溶氧混合罐，与经汽化进入罐体的纯氧气体进行对撞和充分混合，形成超饱和状态的高压高氧水，通过PE管路分别进入每个鱼池，在进水端接近池底位置沿水流方向呈扇面形水平喷射，以推动池水流速加快及溶氧提升。溶氧混合罐的容积是决定系统增氧效能的主要因素，根据养殖水体容积、目标容纳量及虹鳟适温范围下的耗氧率[5]等参数确定了其容积及工作压力等参数。罐体采用304不锈钢材料制造，正圆柱形，净容积为0.35 m3。内部为氧-水混合室，从上至下分为2级，上部为第1级，进行氧-水的对撞和混合；中下部为第2级，填装单体为蜂窝锯齿结构的PE悬浮填料，对经过对撞和混合后的高氧水和纯氧气泡再次进行撞击、切割和混合，以提高氧气利用率。

表5 “微流水+液态氧增氧”模式下三倍体虹鳟养殖成本及构成

根据表2，5可知，本试验养殖总成本（直接成本）为260 084.64元，单位产品成本为28.07元/kg。在成本构成中，饲料成本占比最高，为48.93%；其次为人工成本，为25.57%；提水电费占比为10.6%，居第3位；液态氧与增氧系统运行电费占比达7.05%，超过苗种支出，居第4位。

其中，DO1，DO2分别为时间 t1，t2时的溶氧值（mg/L）；V 为总水体容积（L）[5]；W1，W2分别为时间t1，t2时的体质量（g）；G为总投饲量（g）；W 为鱼体总增质量（g）[7]。

3 讨论

3.1 液态氧增氧系统的可行性与运行成本

本试验表明，在水体负载率为10.32～11.87kg/m3的的情况下，液态氧增氧系统平均增氧效率仍达到1.66 kg/（kW·h），与传统虹鳟养殖模式中常用的水车式增氧机（1.2～1.5 kg/（kW·h）、射流式增氧机（0.6～0.8 kg/（kW·h）及压缩空气曝气增氧（0.75～1.05 kg/（kW·h））[10-11]等几种增氧方式相比，优势明显。因此，对于源水流量较小，水体交换率较低的微流水式养殖方式而言，配备液态氧增氧系统是理想的选择。

在本试验中，共使用液态氧5 014 L，平均日消耗量为8.75 L。液态氧成本及系统运行成本合计为18 339.32元，在总养殖成本中占比为7.05%，单位产品应摊销的该项成本为1.98元/kg。在以大规格橘红肉质产品（三文鳟）为终端产品的养殖中，由于产品具有较高的附加值，可完全覆盖该项支出，所以从技术和经济2个方面考量，这种新型的增氧方式是可行的。

There are so many astonishment in 2018 and It's aroused people's discussion on the credibility of wine education. Will these frequent incidents impact the development of wine education industry?What is the future?

3.2 “微流水+液态氧增氧”养殖模式运行效果评价

传统的自然流水虹鳟养殖理论通常认为，水量是高密度养殖成功的重要因素，建议注水率为10～15，养殖水体交换率为1～2次/h[6]。在本试验中，试验鱼注水率（平均）为7.49，养殖水体交换率（平均）为0.202次/h，2项指标仅为常规自然流水养殖模式的20%～50%，属于典型微流水养殖。试验结果表明，液态氧增氧是一种高效、经济的增氧方式，可极大程度地弥补注水量小、水体交换率低而导致的生长环境问题。在这种新型养殖模式下，三倍体虹鳟养殖生产性能表现良好，各项生产性能指标均可以达到自然流水养殖模式下的水平[12-13]。为保证商品鱼的质量，单位水体养殖量以不超过20 kg/m3为宜。

从产成品的形态、质量来看，在新养殖模式下，虽然存在池水流速较缓、鱼池中代谢废物停留时间较长、对水质有一定影响等不利因素，但并未对三倍体虹鳟生长及产成品的品质构成负面影响。出池产品体型、体色正常，肌肉色质为深橘红色，色度达到罗氏比色板30度以上，肌肉间脂肪线分布均匀、清晰，完全符合商品“三文鱼”上市标准[14]。另一方面，通过实践验证，发现在本试验中还存在一些不足之处，比较突出的是水体交换问题，还可通过改进池型，如增加出水通道，改善水体交换效果[15]以及适当提高液态氧增氧系统工作压力（延长高压高氧水的喷射距离）等方式来创造更理想的生长环境条件。

3.3 新型养殖模式的效益与发展前景

传统虹鳟养殖理论认为，基于虹鳟的生物学特点，其养殖应采用自然流水式养殖模式，池水的流速和水体交换率以2～30 cm/s和1～2次/h为宜，水流量是决定养殖产量的重要因素[16]；该模式的主要缺点在于对源水流量依赖性很强，水资源消耗量大，养殖废水排放量高。近年来，随着我国社会、经济及生态文明建设的快速发展，对水资源高效利用和环境保护的要求日益提高；另外，各养殖区域可利用冷水资源储量呈下降趋势；在养殖品种和产品结构方面存在品种退化，产品结构单一（小规格白色肉质产品），附加值较低和效益不佳的问题，发展面临多维困局[17]。

本试验所提出的“微流水＋液态氧增氧”是一种新型养殖模式，从试验结果看，在水体载鱼密度、单位水体产量及生产周期基本相同的条件下，该模式用水量仅为常规模式的20%～50%，节水效果显著，生态效益突出。三倍体虹鳟品系的引进养殖显著提升了养殖产品的品质和附加值，根据对同地区同类型虹鳟养殖场成本及产品销售价格的调研，与养殖小规格白色肉质产品相比，三倍体虹鳟单位产品成本上升约40%，但产品销售价格可提升60%～65%；从比较效益的角度分析，单周期毛利润率净提升22%～25%，年均毛利率提升14%～16%，经济效益也非常显著，具有良好的发展前景。